Equipe conjunta chinesa estabelece recorde de eficiência de 24,0% em módulo de perovskita de 810 cm²

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa conjunta da Universidade de Nanjing (Nanjing University) e da Renshine Solar, empresa especializada em fotovoltaicos de perovskita, fabricou um módulo solar de perovskita com área de abertura de 810 cm², cuja eficiência de conversão de potência certificada de forma independente atingiu 24,0%. O autor correspondente, Ke Xiao, afirmou à pv magazine que este resultado representa um recorde mundial de eficiência para módulos de perovskita dessa dimensão, tendo sido confirmado pela TÜV SÜD na China.

As células de perovskita no módulo foram passivadas com passivadores de carboxilato de chumbo (LCPs) quimicamente estáveis, à base de oleato de chumbo (Pb(OA)₂). Segundo a equipe de pesquisa, essa abordagem melhora o transporte de portadores de carga; enquanto os passivadores tradicionais de haleto de amônio (AHPs), quando combinados com revestimento por fenda e subsequente secagem em câmara de vácuo (VCD), frequentemente enfrentam problemas de instabilidade química, térmica ou interfacial.

Os pesquisadores observaram que o tratamento com AHP causava deposição irregular, defeitos macroscópicos e heterogeneidade significativa de fotoluminescência (PL); em contraste, o tratamento com LCP gerava filmes uniformes e hidrofóbicos, com maior resistência à umidade, ao estresse térmico e à degradação por radiação ultravioleta.

A equipe aplicou o LCP em filmes de perovskita com superfície rica em iodeto de formamidínio (FAI), formando uma camada de passivação quimicamente ligada e bem definida, que proporciona proteção ambiental enquanto mantém a extração eficiente de cargas. A espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) confirmou a ligação química entre o LCP e a superfície rica em FAI; medições de fotoluminescência mostraram que o tempo de vida dos portadores aumentou de 264 ns para 706 ns, indicando redução de armadilhas interfaciais e melhoria na qualidade da passivação. Os pesquisadores construíram o módulo de 810 cm² usando células fabricadas com esse método de passivação, mas não revelaram detalhes técnicos de sua arquitetura.

Sob condições de teste padrão, este módulo de 810 cm² obteve eficiência de conversão de potência campeã de 24,2%, com eficiência certificada de forma independente de 24,0%; tensão de circuito aberto de 53,46 V, corrente de curto-circuito de 0,436 A e fator de preenchimento de 83,40%. Ke Xiao afirmou que o módulo manteve uma saída estável de 19,4 W sob rastreamento de ponto de máxima potência (MPPT), sendo o primeiro módulo solar de perovskita com área de abertura superior a 800 cm² e eficiência superior a 24%.

A equipe de pesquisa também fabricou 150 módulos com área de 0,72 m², com potência média de saída de 144 W. O melhor módulo apresentou eficiência certificada de 22,0% e potência de saída de 158,4 W, estabelecendo um recorde de eficiência para módulos de escala métrica; esse módulo operou de forma estável com potência superior a 158 W por mais de duas horas sob MPPT.

Ke Xiao acrescentou que, nos testes padrão da Comissão Eletrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission, IEC), o LCP melhorou significativamente a durabilidade dos módulos. Após 1300 horas de exposição a calor úmido, os módulos com LCP perderam apenas 2% de sua eficiência inicial, enquanto os módulos com AHP perderam 39%; os módulos com LCP apresentaram degradação desprezível após 300 ciclos térmicos, mantiveram 96% da eficiência inicial após 2200 horas de operação sob MPPT e preservaram 95% do desempenho inicial após envelhecimento por UV.

Todos os módulos modificados com LCP passaram nos requisitos de confiabilidade da norma IEC 61215. O monitoramento em campo mostrou que sua produção específica de energia foi superior à dos módulos de silício com contato passivado por óxido túnel (TOPCon). A equipe concluiu que a combinação do tratamento de alta pressão de vapor saturado (SVP) com a passivação por LCP quimicamente estável oferece um caminho de industrialização para fotovoltaicos de perovskita de escala métrica, eficientes, duráveis e escaláveis.

Os resultados foram publicados na revista Nature sob o título "Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules" (Passivação por carboxilatos de chumbo para módulos solares de perovskita em escala métrica).